关键词:
急性肺损伤
急性呼吸窘迫综合征
铁死亡枢纽基因
免疫浸润
生物信息学
摘要:
目的基于生物信息学筛选急性肺损伤(acute lung injury,ALI)/急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)相关铁死亡枢纽基因,分析与免疫分型关系,为早期ALI/ARDS诊断和治疗提供新靶点。方法采用基因表达综合(gene expression omnibus,GEO)数据库下载GSE216943、GSE263867和GSE236215数据集,使用R语言软件分析差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),进行基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析。采用LASSO回归和随机森林算法筛选ALI/ARDS相关铁死亡枢纽基因。绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析基因诊断价值,使用CIBERSORT分析免疫浸润。结果GSE216943中筛选出281个DEGs(39个下调,242个上调),GSE263867中筛选出969个DEGs(449个下调,520个上调)。两个数据集220个交集DEGs中32个下调,188个上调。GO分析显示,基因参与脂多糖反应、细胞因子信号、白细胞迁移等免疫和炎症相关过程。LASSO回归分析筛选出5个关键基因Cybb、Hmox1、Cp、Ⅱ1b、Fth1。随机森林分析筛选出6个关键基因Cybb、Lcn2、Il1b、Cxcl2、Hmox1、Timp1。韦恩图显示ALI/ARDS中3个铁死亡枢纽基因Cybb、Hmox1、Ⅱ1b。ROC曲线分析显示,Ⅱ1b、Hmox1和Cybb在GSE216943和GSE263867中曲线下面积(area under curve,AUC)为1。验证集GSE236215中Ⅱ1b和Hmox1的AUC为1,Cybb的AUC为0.969。豆荚图显示ALI/ARDS组中Ⅱ1b、Hmox1和Cybb表达升高。CIBERSORT算法分析11个ALI/ARDS样本与对照组免疫细胞组成差异显著。免疫相关性分析显示,初始B细胞、浆细胞、巨噬细胞M2、静息树突状细胞和静息肥大细胞等免疫细胞浸润水平与枢纽基因Ⅱ1b、Hmox1和Cybb呈负相关,记忆B细胞、巨噬细胞M0、巨噬细胞M1、活化肥大细胞和中性粒细胞与枢纽基因呈正相关。活化NK细胞和单核细胞与Ⅱ1b和Hmox1呈负相关,辅助T滤泡细胞与Cybb呈正相关。结论Cybb、Hmox1和Ⅱ1b为ALI/ARDS相关铁死亡枢纽基因,与巨噬细胞极化和T细胞反应相关,可为ALI/ARDS分子诊断和靶向治疗提供参考。